樣試柴油機(jī)裝配過程清潔度控制

李江南，韓承敏，李曉飛，李明珠，邵 清

樣試柴油機(jī)裝配過程清潔度控制

李江南，韓承敏，李曉飛，李明珠，邵 清

（濰柴動力股份有限公司，山東 濰坊 261061）

為了保證樣試柴油機(jī)裝配過程中的清潔度控制水平，提高柴油機(jī)的裝配質(zhì)量，論文分析了樣試柴油機(jī)的零部件特點(diǎn)，總結(jié)了樣試零部件清潔度控制措施，通過制訂清潔度查核規(guī)范、清洗工藝方案、清潔度檢查措施以及記錄過程，可有效保證裝配過程的清潔度控制水平，減少因清潔度問題導(dǎo)致的裝配質(zhì)量問題，保證新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

樣試柴油機(jī)；裝配；清潔度

隨著全球化進(jìn)程的加快，制造業(yè)面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在新形勢下提高核心競爭力、加快新產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程成為一個企業(yè)保證其競爭優(yōu)勢的核心要素。裝配環(huán)節(jié)在柴油機(jī)研發(fā)過程中居于核心地位，該環(huán)節(jié)所花費(fèi)的時(shí)間約占整個新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間的40%～60%，裝配環(huán)節(jié)所花費(fèi)的費(fèi)用則能占據(jù)全部新產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用的30%～50%[1]，試制柴油機(jī)的裝配質(zhì)量直接決定其可靠性，而清潔度控制水平直接影響試制柴油機(jī)的裝配質(zhì)量。一旦裝配過程中清潔度控制不好，會造成異常磨損、卡滯甚至拉缸、化瓦等嚴(yán)重故障，重新組織樣試件并裝配不僅會引起開發(fā)成本增加，而且會延長新產(chǎn)品的研發(fā)周期，延誤新產(chǎn)品市場投放進(jìn)程。

1 試制階段柴油機(jī)零部件特點(diǎn)

1.1 機(jī)型種類繁多，試制階段的零部件種類繁雜

因目標(biāo)市場不同，很多新產(chǎn)品會同步研發(fā)，排量不同、用途不同造成不同新產(chǎn)品間結(jié)構(gòu)差異很大，無法滿足通用性要求，如此帶來的問題是同步開發(fā)的機(jī)型繁多，且零部件種類繁雜（如鑄件、鍛件、機(jī)加工件、總成件等），給樣試階段的清洗工藝制定帶來了很大的挑戰(zhàn)。

1.2 樣試零部件制造工藝不成熟，清潔度水平控制較差

因試制階段很多零部件供方的工藝準(zhǔn)備不成熟，特別是A樣件、B樣件，清潔度控制水平較差，給裝配環(huán)節(jié)帶來了很大的控制壓力。通過總結(jié)大量試制階段查核發(fā)現(xiàn)的清潔度問題，清潔度雜質(zhì)主要有型砂、切屑、毛刺、翻邊、銹蝕等[2-8]。幾類典型零部件的清潔度問題有：1）鑄造類零部件（如齒輪室、排氣管、進(jìn)氣管、飛輪殼等）等未使用正式模具來生產(chǎn)，而是采用了砂模、木模等臨時(shí)工藝方案，且未采用噴砂、拋丸等工藝，導(dǎo)致加工出的零部件存在諸如夾砂、批縫、型砂等問題；2）機(jī)加工類零部件（如機(jī)體、氣缸蓋、搖臂軸、凸輪從動軸、搖臂座等）上的相貫孔處容易存在翻邊、毛刺等問題，內(nèi)腔如加工完成后未仔細(xì)清理容易殘留加工切屑，且如防銹措施不到位時(shí)容易發(fā)生銹蝕問題；3）總成類零部件（如進(jìn)氣搖臂、排氣搖臂、凸輪從動件等）如未采取合理襯套、球座壓裝工藝，會導(dǎo)致襯套、球座劃傷。

2 試制階段零部件清潔度控制措施

2.1 清潔度查核規(guī)范制訂

根據(jù)每種零部件的特點(diǎn)，有針對性地制訂清潔度查核規(guī)范，通過透視圖、剖視圖等手段細(xì)致表示出具體的檢查部位、檢查要求，有的放矢，便于裝配時(shí)有針對性地開展清潔度查核工作。

2.2 清洗工藝方案制定

批量生產(chǎn)階段因產(chǎn)品已定型且零部件種類相對固定，因此，可以通過規(guī)劃定點(diǎn)定位清洗機(jī)來清洗以保證清潔度要求，但樣試階段因機(jī)型種類多，并且所需清洗的零部件種類也繁多。如果要采用定點(diǎn)定位清洗則需定制大量的工裝夾具，生產(chǎn)節(jié)拍無法滿足試制要求，故需綜合考慮制定試制階段零部件的清洗工藝方案。

根據(jù)試制階段柴油機(jī)零部件的特點(diǎn)，結(jié)合試制車間實(shí)際生產(chǎn)條件，確定試制零部件清洗工藝方案：待清洗零部件上托盤－噴淋式清洗機(jī)自動清洗（清洗10 min+漂洗5 min）－外觀清潔度檢查－人工清理－手工清洗－吹干，重點(diǎn)對噴淋式清洗機(jī)自動清洗以及人工清理、手工清洗進(jìn)行介紹。

2.2.1噴淋式清洗機(jī)自動清洗

噴淋式清洗機(jī)（圖1）一般由清洗室、氣門門、旋轉(zhuǎn)噴淋系統(tǒng)、儲液槽（清洗、漂洗）、裝載托盤、手動噴槍、吸水槍、儲液槽加熱系統(tǒng)、電氣控制柜等組成，可容納清洗工件尺寸長×寬×高為 2 000 mm× 2 000 mm×900 mm，最大負(fù)載為2 000 kg。該類型設(shè)備可采用電加熱，加熱溫度可調(diào)，最高加熱溫度不低于70 ℃，自動閉環(huán)控制，帶溫度顯示，從設(shè)備啟動到預(yù)熱到70 ℃小于等于2 h，能根據(jù)生產(chǎn)情況預(yù)熱設(shè)備。清洗時(shí)間一般可由清洗機(jī)廠家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)好，也可在用戶處根據(jù)待清洗工件的污染程度進(jìn)行手動設(shè)置，靈活性高，可滿足不同類型清洗工件的清洗需求。清洗機(jī)配備油水分離器，包括三個主要部分：隔膜泵、分離槽和吸液單元。油水分離器通過它的隔膜泵抽取清洗槽內(nèi)的液體含油表層，經(jīng)層狀過濾把油分離出去，分離后的清洗液體流回儲液槽。油水收集在容器中，達(dá)到維護(hù)的作用，油分離器可連續(xù)操作。為了達(dá)到最佳的清洗效果，油分離器可以在清洗機(jī)待機(jī)時(shí)工作。處理速度為150 L/h，廢油桶容積為5 L，材質(zhì)為不銹鋼。

圖1 清洗機(jī)

該類型的清洗機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是可清洗零部件種類多，只要尺寸滿足、質(zhì)量滿足即可清洗，是試制階段零部件清洗的最佳選擇。但唯一的不足是無法自動有效去除內(nèi)部腔室的雜質(zhì)，因此，需借助清洗機(jī)上配備的手動噴槍來有針對性地定點(diǎn)清洗，適合針對待清洗工件上的深孔、盲孔以及油道等部位的清洗。手動噴槍操作時(shí)清洗機(jī)門須開啟，噴頭噴嘴為束狀，流量可達(dá)40 L/min，壓力可達(dá)到6.5 bar。此外，清洗機(jī)可選配吸水槍，用于吸取復(fù)雜零件中有空洞清洗部位的清洗液和部分顆粒物，加速待清洗工件的干燥。圖2為某國外清洗機(jī)廠家用于清洗測試的機(jī)體清洗前、清洗后的效果對比圖，可對待清洗工件外表面的重油污進(jìn)行有效去除。

圖2 清洗前后效果對比

2.2.2人工清理及手工清洗

對待清洗零部件內(nèi)部清理不到的區(qū)域，由人工用圓銼、鋼絲刷、碳化硅磨粒刷等清理工具對相貫孔處的毛刺及翻邊、鑄造表面的批縫及型砂等進(jìn)行打磨處理，并用手動噴槍對打磨下來的雜質(zhì)進(jìn)行清理，進(jìn)一步提高清潔度水平。

2.3 清潔度檢查措施

2.3.1肉眼目視檢查

主要檢查零部件的外觀以及視線可看清的部分內(nèi)腔，可結(jié)合加工剖切等手段，以便保證檢查效果。圖3為試制階段肉眼目視檢查發(fā)現(xiàn)的清潔度問題，主要有鑄造批縫、相貫孔翻邊、鑄造型砂等等。

2.3.2內(nèi)窺鏡檢查

內(nèi)窺鏡目前廣泛應(yīng)用于制造行業(yè)，其作為一種無損檢測設(shè)備，延長了人眼的視距，可以突破人眼觀察的死角，可準(zhǔn)確清晰地觀察待檢查零部件內(nèi)表面情況，是一種十分有效的清潔度檢查工具。常見的內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)如圖4所示，操作者通過手持顯示器端，將柔性管插伸入待檢查區(qū)域，通過控制攝像頭獲取被檢查部位的圖像信息[9-10]。主要用于對內(nèi)腔中隱藏部位表面進(jìn)行的直觀檢測，如機(jī)體油道及水道、氣缸蓋油道及水道、搖臂油道、搖臂軸油道等等。因內(nèi)窺鏡的體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、可探測小孔、可定量等特性在內(nèi)腔檢查中具有十分重要的作用。

圖4 內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)

圖5、圖6為試制階段借助工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)的清潔度問題，主要有鑄造批縫、襯套翻邊、毛刺等。

2.4 過程記錄

在已有清潔度查核規(guī)范和清洗工藝方案的情況下，對清潔度檢查后的過程記錄也十分重要，通過對查核發(fā)現(xiàn)的清潔度問題進(jìn)行記錄，并用于試制柴油機(jī)的裝配質(zhì)量文件存檔，對后續(xù)的質(zhì)量追溯以及批量生產(chǎn)階段的質(zhì)量檢查具有十分重要的作用。

3 結(jié)論

本文介紹了試制柴油機(jī)零部件的特點(diǎn)，并詳細(xì)介紹了試制階段柴油機(jī)零部件的清潔度控制措施，主要內(nèi)容及效果如下：

1）制訂詳細(xì)的試制零部件清潔度查核規(guī)范，確保清潔度查核工作有據(jù)可依；

2）制定合理的清洗工藝方案，確保清洗效果；

3）制定切實(shí)有效的清潔度檢查措施，確保清潔度問題查核全面、無遺漏；

4）詳細(xì)的清潔度檢查過程記錄，確保可追溯。

[1] ANDREASEN M M,KAHLER S, LUND T.Design for Assembly[M].Berlin:IFS&Springe-Verlag,1983.

[2] 黃文琴,阮建源.發(fā)動機(jī)零部件清潔度檢測技術(shù)[J].汽車實(shí)用技術(shù),2022,47(13):172-175.

[3] 顧峰,丁勝明,陸洋.重型柴油機(jī)自制件清潔度提升的研究[J].汽車工藝師,2022(11):13-17.

[4] 謝昌訊,黃奕敏.發(fā)動機(jī)生產(chǎn)過程的清潔度管控及優(yōu)化[J].汽車制造業(yè),2020(10):18-29.

[5] 楊續(xù)華.淺談發(fā)動機(jī)活塞清潔度管控[J].汽車實(shí)用技術(shù),2020,45(10):199-201.

[6] 彭峰,王睿晟.發(fā)動機(jī)缸體清潔度控制方法淺析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2019(8):18-29.

[7] 鄭昊天,董飛瑩,顧俊杰,等.某型柴油機(jī)曲軸系強(qiáng)度分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2019(14):49-52.

[8] 張少華.柴油機(jī)清潔度及整機(jī)機(jī)油系統(tǒng)清洗工藝研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2020(11):112-113.

[9] 田勝華,王珍.工業(yè)內(nèi)窺鏡在汽輪機(jī)制造過程中的應(yīng)用[J].中國重型裝備,2019,1(2):39-42.

[10] 李疆鵬.工業(yè)內(nèi)窺鏡在變電站運(yùn)行維護(hù)工作中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息,2017(36):53-54.

The Cleanliness Control during the Assembly Process for the Prototype Diesel

LI Jiangnan, HAN Chengmin, LI Xiaofei, LI Mingzhu, SHAO Qing

( Weichai Power Company Limited, Weifang 261061, China )

In order to ensure the cleanliness control level during the assembly process of prototype diesel, and improve the assembly quality of the diesel, this paper analyzes the components characteristics of the prototype diesel, and summarize the cleanliness control measures, such as formulating cleanliness inspection specification, cleaning process, cleanliness inspection measures and the process records. All these measures can effectively guarantee the good cleanliness control level and reduce the assembly quality problems caused by the cleanliness problems, and ensure the development cycle of the new products.

Prototype diesel;Assembly;Cleanliness

U461.99

A

1671-7988(2023)17-158-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.017.029

李江南（1987－），男，碩士，高級工程師，研究方向?yàn)閮?nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)，E-mail:lijiangn@weichai.com。